Рабочая программа дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных сетей»

Скачать 310.29 Kb.

Название	Рабочая программа дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных сетей»
страница	1/2
Дата публикации	26.02.2015
Размер	310.29 Kb.
Тип	Рабочая программа

100-bal.ru > Информатика > Рабочая программа

1 2

ГОУ ВПО «Московский государственный
гуманитарный университет им. М.А. Шолохова»

Экономико-технологический колледж

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

ДИСЦИПЛИНЫ

«Архитектура ЭВМ и вычислительных сетей»

для специальности

230103 «Автоматизированные системы обработки информации и

управления (по отраслям)».

Москва 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Пояснительная записка 4
Тематический план 5
Содержание учебной дисциплины 6
Виды самостоятельной внеаудиторной работы студентов……….14
Перечень отчетных работ 15
Критерии оценки выполнения студентами отчетных работ 16
Контрольные вопросы по разделам.................. 18
Литература и средства обучения 20

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Рабочая программа учебной дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальностям 230103 «Автоматизированные системы обработки информации и управления» (по отраслям) и 230105 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем» среднего профессионального образования и является единой для всех форм обучения.

Учебная дисциплина «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем» является общепрофессиональной дисциплиной, формирующей базовый уровень знаний студентов для освоения специальных дисциплин. Преподавание дисциплины имеет практическую направленность.

В результате изучения дисциплины студент должен

иметь представление:

о роли и месте знаний по дисциплине при освоении смежных дисциплин по выбранной специальности и в сфере профессиональной деятельности;
об основных проблемах и перспективах развития ЭВМ и вычислительных систем;

знать:

классификацию и типовые узлы средств вычислительной техники (ВТ);
виды информации и виды ее представления в ЭВМ;
архитектуру электронно-вычислительных машин и вычислительных систем;
назначение и принципы действия отдельных архитектурных конфигураций;

уметь:

выбирать рациональную конфигурацию оборудования в соответствии с решаемой задачей;
обеспечивать совместимость аппаратных и программных средств ВТ.

Рабочая программа учебной дисциплины рассчитана на 80 часов аудиторных занятий. В разделах предусмотрены теоретическая часть и практические занятия в компьютерном классе. В содержании рабочей программы по каждой теме приведены требования к формируемым представлениям, знаниям и умениям.

У специальности 230103 «Автоматизированные системы обработки информации и управления (по отраслям)» дисциплина изучается в первом семестре.

Текущий контроль проводится при выполнении самостоятельных работ по разделам и темам программы и обязательной контрольной работы. С целью систематизации и закрепления полученных теоретических знаний и практических умений в рабочей программе учебной дисциплины предусмотрено 24 часа на самостоятельную внеаудиторную работу студентов. По окончании курса проводится экзамен.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН УЧЕБНОЙ ДИСЦИНЫ

№ разделов	Наименование разделов и тем	Максимальная нагрузка студента (час)	Количество аудиторных часов для очной формы обучения		Часы на самостоя тельную внеаудиторную работу студента
№ разделов	Наименование разделов и тем	Максимальная нагрузка студента (час)	Всего	Из них лабораторные практические занятия	Часы на самостоя тельную внеаудиторную работу студента
	Введение	2	2
1	Представление информации в вычислительных системах	13	10	4	3
	1.1 Арифметические основы ЭВМ		8	4	1
	1.2 Представление информации в ЭВМ		2		2
2	Архитектура и принципы работы основных логических блоков вычислительных систем (ВС)	72	56	24	16
	2.1 Логические основы ЭВМ, элементы и узлы		8	4	2
	2.2 Основы построения ЭВМ		2		2
	2.3 Внутренняя организация процессора		6	2	2
	2.4 Организация работы памяти компьютера		6		2
	2.5 Интерфейсы		12	8	2
	2.6 Режимы работы процессора		4		2
	2.7 Основы программирования процессора		12	8	2
	2.8 Современные процессоры		6	2	2
3	Вычислительные системы	17	12	2	5
	3.1 Организация вычислений в вычислительных системах		6		2
	3.2 Квалификация вычислительных систем		6	2	3
Всего по дисциплине		104	80	30	24

3. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ВВЕДЕНИЕ

Студент должен иметь представление:

• о роли и месте знаний по дисциплине в сфере профессиональной деятельности;

о классификации вычислительных машин;
о поколениях ЭВМ.

Роль и место знаний по дисциплине «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем» в сфере профессиональной деятельности.

История развития вычислительных средств. Классификация ЭВМ по физическому представлению обработки информации, поколениям ЭВМ, сферам применения и методам исполнения вычислительных машин.

Раздел I. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Тема 1.1 Арифметические основы ЭВМ

Студент должен знать:

понятие системы счисления, виды систем счисления;
представление числа в позиционной системе счисления;
форматы данных и машинные коды чисел;
правила недесятичной арифметики;

Студент должен уметь:

переводить числа из одной системы счисления в другую;
представлять числа в формах с фиксированной и плавающей точкой;
выполнять арифметические операции над числами с фиксированной и
плавающей точкой, используя машинные коды.

Системы счисления. Непозиционные и позиционные системы счисления. Системы счисления, используемые в ЭВМ. Свойства позиционных систем счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.

Представление чисел в ЭВМ: естественная и нормальна формы. Форматы хранения чисел в ЭВМ. Алгебраическое представление двоичных чисел: прямой, обратный и дополнительные коды. Операции с числами в прямом двоичном, восьмеричном и шестнадцатеричном кодах. Использование обратного и дополнительного двоичных кодов для реализации всех арифметических операций с помощью суммирующего устройства. Преимущество дополнительного кола по сравнению с обратным кодом.

Практические занятия:

Перевод чисел из одной системы счисления в другую.
Выполнение операций над числами в естественной и нормальной формах.

Тема 1.2 Представление информации в ЭВМ

Студент должен знать:

виды информации;
способы представления информации в ЭВМ;
типы данных;
структуры данных;
форматы файлов.

Виды информации и способы представления ее в ЭВМ, Классификация информационных единиц, обрабатываемых ЭВМ. Типы данных, структуры данных, форматы файлов. Числовые и нечисловые типы данных их виды. Структуры данных и их разновидности.

Кодирование символьной информации. Символьные коды: ASCII, UNICODE и др.

Кодирование графической информации. Двоичное кодирование звуковой информации. Сжатие информации. Кодирование видеоинформации. Стандарт MPEG.

Раздел 2 АРХИТЕКТУРА И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ОСНОВНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ БЛОКОВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ (ВС),

Тема 2.1 Логические основы ЭВМ, элементы и узлы.

Студент должен знать:

базовые логические схемы;
логические элементы ЭВМ;
основные логические узлы ЭВМ.

Уметь:

составлять таблицы истинности;
составлять схемы простых логических узлов ЭВМ.

Базовые логические операции и схемы. Таблицы истинности. Схемные логические элементы ЭВМ: регистры, вентили, триггеры, полусумматоры и сумматоры. Таблицы истинности RS-,JK- и Т-триггера.

Логические узлы ЭВМ и их классификация. Сумматоры, дешифраторы, программируемые логические матрицы, их назначение и применение.

Практические занятия:

3. Работам особенности логических элементов ЭВМ.

4. Работа логических узлов ЭВМ.

Тема 2.2. Основы построения ЭВМ

Студент должен знать:

принцип фон Неймана;
основные типы архитектур ЭВМ.

Понятие архитектуры и структуры компьютера. Принципы (архитектура) фон Неймана. Основные компоненты ЭВМ. Основные типы архитектур ЭВМ.

Тема 2.3 Внутренняя организация процессора

Студент должен знать:

структуру процессора;
типы регистров процессора;
структуру команды процессора:
понятие рабочего цикла, рабочего такта;
классификация команд;
классы процессоров;
структуру АЛУ.

Студент должен уметь:

• выстраивать последовательность машинных операций для реализации
простых вычислений.

Реализация принципов фон Неймана в ЭВМ. Структура процессора. Устройство управления: назначение и упрощенная функциональная схема. Регистры процессора: сущность, назначение, типы. Регистры общего назначения, регистр команд, счетчик команд, регистр флагов.

Структура команды процессора. Цикл выполнения команды. Понятие рабочего цикла, рабочего такта. Принципы распараллеливания операций и построения конвейерных структур. Классификация команд. Системы команд и классы процессоров: CISC, RISC, M1SC, VLIM.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ): назначение и классификация. Структура и функционирование АЛУ.

Интерфейсная часть процессора: назначение, состав, функционирование. Организация работы и функционирование процессора.

Практические занятия:

5. Построение последовательности машинных операций для реализации простых вычислений.

Тема 2.4 Организации работы памяти компьютера

Студент должен знать:

классификацию памяти;

основные характеристики памяти;
виды адресации;
разновидности кэш-памяти;
структурную схему памяти;

режим работы памяти;
основные модули ОЗУ;

Иерархическая структура памяти. Основная память ЭВМ. Оперативное и постоянное запоминающие устройства; назначение и основные характеристики.

Организация оперативной памяти. Адресное и ассоциативное ОЗУ; принцип работы и сравнительная характеристика. Виды адресации. Линейная, страничная, сегментная память. Стек.

Кэш-память; назначение, структура, основные характеристики. Организация кэш-памяти; с прямым отображением, частично-ассоциативная и полностью ассоциативная кэш-память.

Динамическая память. Принцип работы. Обобщенная структурная схема памяти. Режим работы: запись, хранение, считывание, режим регенерации. Модификации динамической оперативной памяти. Основные модули памяти. Наращивание емкости памяти.

Статическая память. Применение и принцип работы. Основные особенности. Разновидности статической памяти.

Устройства специальной памяти; постоянная память (ПЗУ), перепрограммируемая постоянная память (флэш-память), видеопамять. Назначение, особенности, применение. Базовая система ввода/вывода (BIOS); назначение, функции, модификации.

Тема 2.5 Интерфейсы

Студент должен знать:

понятие интерфейса;
параметры системной шины;
характеристики современных шин внутреннего интерфейса;

понятие порта;
характеристики интерфейсов IDE и SCSI;
характеристики внешних интерфейсов ПК.

Студент должен уметь;

определять архитектуру системной платы;
определять внутренние интерфейсы системной платы;
подключать внешние устройства IDE и SCSI;
работать с внешними интерфейсами ПК.

Понятие интерфейса. Классификация интерфейсов.

Организация взаимодействия ПК с периферийными устройствами. Чипсет: назначение и схема функционирования,

Общая структура ПК с подсоединенными периферийными устройствами. Системная шина и ее параметры. Интерфейсные шины и связь с системной шиной. Системная плата: архитектура и основные разъемы.

Внутренние интерфейсы ПК: шины ISA. EISA. VCF, VLB, PCI. APG и их характеристики.

Интерфейсы периферийных устройств IDE и SCSI. Современная модификация и характеристики интерфейсов IDE/ATA и SCSI.

Внешние интерфейсы компьютера. Последовательные и параллельные порты. Последовательный порт стандарта RS-232: назначение, структура кадра данных, структура разъемов. Параллельный порт ПК: назначение и структура разъемов.

Назначение, характеристики и особенности внешних интерфейсов USB и IEEE 1394 (FireWire). Интерфейс стандарта 802.11 (Wi-Fi).
Практические занятия:

Архитектура системной платы.
Внутренние интерфейсы системной платы.
Интерфейсы периферийных устройств IDЕ и SCSI.

9. Параллельные и последовательные порты и их особенности

работы.

Тема 2.6 Режимы работы процессора

Студент должен знать:

основные характеристики режимов работы процессора;
адресацию памяти реального режима:
адресацию памяти защищенного режима.

Режим работы процессора. Характеристика реального режима процессора. Адресация памяти реального режима.

Основные понятия защищенного режима. Адресация в защищенном режиме. Дескрипторы и таблицы. Системы привилегий. Защита. Переключение задач. Страничное управление памятью. Виртуализация прерываний. Переключение между реальным и защищенным режимами.

Тема 2.7 Основы программирования процессора

Студент должен знать:

основные команды процессора;
виды прерываний;
этапы компиляции;
способы отладки;

Студент должен уметь:

использовать основные команды процессора;
выполнять отладку программ.

Основы программирования процессора. Выбор и дешифрация команд, Выбор данных из регистров общего назначения и микропроцессорной памяти. Обработка данных и их запись. Выработка управляющих сигналов.

Основные команды процессора: арифметические и логические команды, команды перемещения, сдвига, сравнения, команды условных и безусловных переходов, команды ввода-вывода. Подпрограммы. Виды и обработка прерываний. Этапы компиляции исходного кода в машинные коды и способы отладки. Использование отладчиков.
Практические занятия:

Программирование арифметических и логических команд
Программирование переходов
Программирование ввода-вывода
Программирование и отладка программ материалов.

Тема 2.8 Современные процессоры

Студент должен знать:

основные характеристики процессора;
основные современные модели процессоров:
типы процессоров нового поколения:

Студент должен уметь:

* идентифицировать и устанавливать процессоры.

Основные характеристики процессоров. Идентификация процессоров. Совместимость процессоров. Типы сокетов,

Обзор современных процессоров ведущих мировых производителей.

Процессоры нетрадиционной архитектуры. Клеточные и ДНК-процессоры. Нейтронные процессоры.
Лабораторное занятие:

14. Идентификация и установка процессора.

Раздел 3 Вычислительные системы

Тема 3.1 Организация вычислений в вычислительных системах
Студент должен знать,

понятие потока команд;
понятие потока данных;
типы вычислительных систем;
архитектурные способности вычислительных систем.

Назначение и характеристики ВС. Организация вычислений в вычислительных системах. ЭВМ параллельного действия, понятия потока команд и потока данных. Ассоциативные системы. Матричные системы.

Конвейеризация вычислений. Конвейер команд, конвейер данных. Суперскаляризация.

Тема 3.2 Классификация вычислительных систем

Студент должен знать:

классификацию ВС;
примеры ВС различных типов

Студент должен уметь:

выбирать тип вычислительной системы в соответствии с решаемой задачей.

Классификация ВС в зависимости от числа потоков команд и данных: OKOД(SlSD), OKMД(SlMD),MKOД(MISD ),МКМД(МIМD).

Классификация многопроцессорных ВС с разными способами реализации памяти совместного использования: UMA, NUMA, COMA. Сравнительные характеристики, аппаратные и программные особенности.

Классификация многомашинных ВС: МРР, NDW и СОМ. Назначения, характеристики, особенности.

Примеры ВС различных типов. Преимущества if недостатки различных типов систем,

Практические занятия:

15. Выбор вычислительной системы.

ВИДЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

№ темы	Содержание внеаудиторной самостоятельной работы	Объем в часах	Форма контроля
1.1	Подготовка конспекта лекций	1	Выборочный устный контроль
1.2	Подготовка к практической работе	1	Письменный контроль
2.1	Подготовка докладов	2	Устное выступление
2.2	Подготовка к практической работе	2	Письменный контроль
2.3	Изучение конспектов лекций	2	Выборочный устный контроль
2.4	Изучение основных понятий по теме	2	Письменный контроль
2.5	Подготовка к практической работе	2	Письменный контроль
2.6	Подготовка к практической работе	2	Письменный контроль
2.7	Подготовка докладов	2	Устное выступление
2.8	Подготовка к самостоятельной работе по темам разделов	2	Письменный контроль
3.1	Изучение конспектов лекций и дополнительной литературы	1	Выборочный устный контроль
3.1	Изучение основных понятий по теме	1	Выборочный письменный контроль
3.2	Подготовка сообщений	2	Выборочный устный контроль
3.2	Подготовка к контрольной работе	2	Письменный контроль
	Итого:	24

5. Перечень отчетных работ.

№ темы	Название темы или раздела	Часы	Вид и наименование работ
1.1	Арифметические основы ЭВМ	1	Изучение конспекта лекций
1.2	Представление информации в ЭВМ	2	Решение практических задач
2.1	Логически основы ЭВМ, элементы и узлы	2	Доклад по теме «Виды информации и способы её кодирования»
2.2	Основы построения ЭВМ	2	Составить отчет по практической работе
2.3	Внутренняя организация процессора	2	Изучение конспекта лекций
2.4	Организация работы памяти компьютера	2	Изучить виды и структуры памяти ЭВМ
2.5	Интерфейсы	2	Составить отчет по практической работе
2.6	Режим работы процессора	2	Составить отчет по практической работе
2.7	Основы программирования процессора	2	Доклад «Использование средств ВТ в быту и на учебе»
2.8	Современные процессоры	2	Подготовка к самостоятельной работе по темам разделов
3.1	Организация вычислений в ВС	2	Изучение конспекта лекций Изучение основных понятий
3.2	Классификация ВС	3	Сообщение по теме «Глобальные сети и их применение» Подготовка к контрольной работе
	Итого	24

1 2

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Учебной дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем» предназначена... Учебная дисциплина «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем» является общепрофессиональной дисциплиной, формирующей базовый уровень...		Рабочая программа дисциплины «архитектура ЭВМ и вычислительных систем» (наименование дисциплины) Составлена в соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности...
	История создания локальных вычислительных сетей Компьютерная сеть объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач		«архитектура ЭВМ и систем» Новосибирск сгга содержание Эвм различных классов; параллельные системы понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах; матричные и ассоциативные...
	Программа дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем» Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 230100. 62 "Информатика...		Программа дисциплины «Архитектура вычислительных средств» Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов специальности 230401. 65 «Прикладная...
	Рабочая программа дисциплины «вычислительные машины, системы и сети» Вычислительные машины, системы и сети ” призвана познакомить студента, обучающегося по направлению 220700 “Автоматизация технологических...		Образовательное учреждение высшего профессионального образования... Цель курса «Архитектура вычислительных систем» состоит в изучении теоретических принципов, конструктивных и технологических основ...
	Реферата. Список элементов библиографической записи Максимов, Н. В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем [Текст]: учеб для вузов / Н. В. Максимов, Т. Л. Партыка, И. И. Попов. — М.:...		Методические рекомендации по освоению учебной дисциплины «организация... М является усвоение базовых знаний о принципах организации современных ЭВМ и систем, на основе которых студенты могли бы самостоятельно...
	Рабочая программа дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем»... «Автоматизированные системы обработки информации и управления» (по отраслям) и 230105 «Программное обеспечение вычислительной техники...		Программа дисциплины «Архитектура вычислительных систем» для направления... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки 010400....
	Рабочая программа дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» Рабочая программа дисциплины (модуля) составлена на основании фгос впо, утвержденного Министерством образования и науки рф, и учебного...		Рабочая программа дисциплины «архитектура ЭВМ и систем» Рабочая программа дисциплины (модуля) составлена на основании фгос впо утвержденного Министерством образования и науки РФ и учебного...
	Методы и средства программирования софт-архитектур для реконфигурируемых вычислительных систем Специальность 05. 13. 11 Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей		Методы и средства организации обработки потоковой информации на распределенных... Специальность 05. 13. 11 Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

Рабочая программа дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных сетей»

Похожие: